Фамилия Бертяева образована от мужского имени или прозвища Бертяй. В русской ономастике суффикс -яй характерен для прозвищ, часто образованных от глаголов или прилагательных: Вертяй (от вертеться), Болтай (от болтать), Ширяй (от ширять — размахивать). Бертяй, скорее всего, восходит к диалектному глаголу «бертать» или «бертывать» — в северных и сибирских говорах это значит «шарить, рыться, копаться», а также «бродить без дела, слоняться». Таким образом, Бертяем могли называть непоседливого человека, который постоянно что-то ищет или возится, либо, наоборот, того, кто медлителен и копается.

По другой, менее вероятной версии, основа может быть связана с тюркским корнем «берт» — «дань, подать», но для русской фамилии такое объяснение выглядит натянутым: прозвище Бертяй не зафиксировано в исторических документах как заимствование, а суффикс -яй — исконно русский. Кроме того, в некоторых говорах слово «бертяй» означало «неуклюжий, неловкий человек», что тоже укладывается в логику прозвищ по поведению.

Фамилия оформлена по стандартной русской модели: к основе Бертяй добавили суффикс -ев, а окончание -а указывает на женскую форму. Бертяев — отчество второго порядка: «сын Бертяя». Встречается фамилия в основном в центральных и северных регионах России, но не относится к числу распространённых. В дореволюционных переписях, например, по Вологодской и Костромской губерниям, попадаются крестьяне с фамилией Бертяевы, что подтверждает народное, недворянское происхождение. Знаменитых носителей в истории нет, что типично для фамилий, образованных от бытовых прозвищ.